KR20130117536A - Anti-static sheet coated with nano film and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대전방지 기능을 갖는 시이트에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 대전방지 기능을 갖는 시이트를 새로운 물질을 이용하여 제조하는 신기술에 관한 것이다.The present invention relates to a sheet having an antistatic function, and more particularly to a new technology for producing a sheet having an antistatic function using a new material.
대전방지 기능을 갖는 시이트는 정전기에 치명적인 반도체 등의 전자부품을 보호하기 위한 시이트 또는 대전방지용 접착 테이프로 사용되고 있다. 또한, 대전방지 기능을 갖는 시이트는 먼지 등의 오염 물질의 흡착방지나 정전기 발생을 방지하기 위해 사용되고 있다.Sheets having an antistatic function are used as sheets or antistatic adhesive tapes for protecting electronic parts such as semiconductors, which are fatal to static electricity. In addition, sheets having an antistatic function are used to prevent adsorption of contaminants such as dust and generation of static electricity.
종래의 대전방지 기능을 갖는 시이트 제작방법으로는, 진공장비를 이용한 PVD(Physical Vapor Deposition)방법으로 스퍼터 소스를 사용하여 금속 물질인 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 산화인듐(In2O3), 산화주석(SnO) 등을 일반 폴리머 시이트에 증착하여 전도성/정전기 소산(消散)성 시이트를 만드는 방법이 있다.Conventional antistatic sheet fabrication methods include a metal material such as aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu) and indium oxide using a sputter source by PVD (Physical Vapor Deposition) method using vacuum equipment. (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO) and the like are deposited on a general polymer sheet to form a conductive / electrostatic dissipative sheet.
상기한 PVD 방법으로 제작되는 대전방지 기능을 갖는 시이트 제작 공정 도중 및/또는 제작 공정 종료 후 폴리머 시이트와 증착된 금속 박막의 접합력이 낮아 금속 박막이 떨어져 나와 대전방지 기능이 떨어지고 주변을 오염시키는 문제가 있 다. During the sheet fabrication process having the antistatic function produced by the above-described PVD method and / or after the completion of the fabrication process, the bond strength between the polymer sheet and the deposited metal thin film is low, so that the metal thin film falls off, thus preventing the antistatic function and contaminating the surroundings. have.
대전방지 기능을 갖는 시이트의 또 다른 제작방법으로는, 계면활성제를 이용하는 방법이 있으며, 고분자 수지필름 표면에 계면활성제를 도포하는 외부 도포형과 고분자 수지 필름 제작 당시 대전방지용 계면활성제를 혼입하는 내부 혼입형이 있다. 전자의 경우 제조비용이 낮고 초기성능은 좋으나 대전방지 기능을 하는 계면활성제가 필름의 표면에 도포 된 관계로 대전방지기능의 지속성 및 내구성이 떨어지고 사용중 접촉된 다른 물질을 오염시키는 문제점을 지니고 있다.Another method for producing a sheet having an antistatic function is to use a surfactant. An external coating type for applying a surfactant to the surface of the polymer resin film and an internal incorporation of an antistatic surfactant at the time of manufacturing the polymer resin film There is a brother. In the former case, the manufacturing cost is low and the initial performance is good, but since the antistatic surfactant is coated on the surface of the film, the durability and durability of the antistatic function are poor, and it has a problem of contaminating other materials contacted during use.
내부 혼입형의 경우, 지속성 및 내구성이 전자보다는 뛰어나고 제조비용이 낮으며 제조공정도 간단하여 현재 많이 사용되는 방법이다. In the case of the internally mixed type, the durability and durability are superior to the former, the manufacturing cost is low, and the manufacturing process is simple.
그러나 지금까지 알려진 상기 대전방지 기능을 갖는 시이트들은 모두 초기성능은 좋지만 지속성이 나빠서 일정시간이 경과 하면 정전기 소산 효능을 상실하는 것이 문제이다.However, all of the sheets having the antistatic function known to date have good initial performance but have a poor sustainability, and thus lose electrostatic dissipation efficacy after a certain time.
또한, 상기 문제점들을 어느 정도 해소한 경우, 예를 들면, 금속 박막과 DLC(Diamond Like Carbon) 박막을 교대로 적층한 대전방지 시이트의 경우는 제조공정이 단순하지 않아 제조설비비와 공정실시에 드는 노력 등으로 제조단가가 올라가는 문제가 있다. In addition, in the case of solving the above problems to some extent, for example, in the case of an antistatic sheet in which a metal thin film and a DLC (Diamond Like Carbon) thin film are alternately laminated, the manufacturing process is not simple, and thus the effort for manufacturing equipment cost and process implementation There is a problem that the manufacturing cost rises.
따라서 본 발명의 목적은 대전방지 기능이 우수하면서도 내구성, 윤활성 및 화학적 비 반응성을 구비하여 지속적으로 사용될 수 있는 새로운 대전방지 기능을 갖는 시이트 및 그 제조 방법을 좀 더 단순한 공정시스템으로 제공하고자 하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a sheet having a new antistatic function which can be used continuously with excellent antistatic function and with durability, lubricity and chemical non-reactivity, and a method of manufacturing the same, with a simpler process system.
그에 따라 본 발명은, 폴리머 시이트에 나노사이즈 두께의 전도성 카본 층을 코팅한 대전방지 시이트를 제조하였다. Accordingly, the present invention produced an antistatic sheet coated with a conductive carbon layer having a nano size thickness on the polymer sheet.
또한, 본 발명은 상기 대전방지 시이트를 제조함에 있어, 이온 건에 가열 용 히터를 장착하고, 폴리머 시이트는 드럼에 감아 롤투롤 방식으로 전도성 카본 층을 나노사이즈 두께로 증착하며, 폴리머 시이트의 내열성 한계를 감안하여 상기 드럼에 냉각장치를 설치하여 폴리머 시이트의 변성을 방지하였다. In addition, the present invention in the manufacture of the antistatic sheet, the heater is mounted on the ion gun, the polymer sheet is wound around the drum to deposit a conductive carbon layer to a nano-size thickness in a roll-to-roll method, the heat resistance limit of the polymer sheet In view of this, a cooling device is provided on the drum to prevent denaturation of the polymer sheet.
또한, 본 발명은, 상기 대전방지 시이트의 저항은 106 내지 1010 Ω/sq.의 범위인 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트를 제공할 수 있다.In addition, the present invention, the resistance of the antistatic sheet is from 10 6 to An antistatic sheet can be provided which is in the range of 10 10 Ω / sq.
또한, 본 발명은, 전도성 카본 층은 1 내지 50 nm 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an antistatic sheet, wherein the conductive carbon layer is formed to a thickness of 1 to 50 nm.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
진공 챔버;A vacuum chamber;
상기 진공 챔버에 설치되는 이온 건;및An ion gun installed in the vacuum chamber; and
상기 이온 건에 의한 플라즈마에 의해 전도성 카본 층을 증착하고자 하는 폴리머 시이트를 감아 롤투롤 방식으로 공급하는 드럼;을 포함하고,And a drum for winding a polymer sheet to which the conductive carbon layer is to be deposited by plasma by the ion gun and supplying the roll-to-roll method.
상기 이온 건은 가열용 히터가 장착되는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 시스템을 제공할 수 있다.The ion gun may provide an antistatic sheet manufacturing system, characterized in that the heating heater is mounted.
또한, 본 발명은, 상기 드럼에는 냉각장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an antistatic sheet manufacturing system, characterized in that the cooling device is provided on the drum.
또한, 본 발명은, 진공 챔버 용 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an antistatic sheet manufacturing system, further comprising a heater for a vacuum chamber.
또한, 본 발명은, 상기 이온 건 가열용 히터는 가스 공급부 가열용 히터와 플라즈마 발생영역을 향한 이온 건 전면부 가열용 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention, the ion gun heating heater may provide an antistatic sheet manufacturing system, characterized in that it comprises a heater for heating the gas supply portion and the heater for heating the ion gun front portion facing the plasma generating region.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
진공 챔버 안에 폴리머 시이트를 드럼에 감아 롤투롤 방식으로 공급하고, In a vacuum chamber, the polymer sheet is wound on a drum and supplied in a roll-to-roll manner,
상기 폴리머 시이트에 전도성 카본 층을 증착하기 위하여 가열된 탄화수소를 공급하고, Supplying heated hydrocarbon to deposit a conductive carbon layer on the polymer sheet,
플라즈마 발생원에 의해 진공 챔버 안에 플라즈마를 발생시키고, Plasma is generated in the vacuum chamber by the plasma generating source,
상기 플라즈마를 이용하여 폴리머 시이트에 전도성 카본 층을 증착하되, 폴리머 시이트를 감은 드럼에 냉각장치를 설치하여 폴리머 시이트의 변성을 방지하며 폴리머 시이트에 전도성 카본 층을 증착하여 대전방지 시이트를 제조하는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 방법을 제공할 수 있다.The conductive carbon layer is deposited on the polymer sheet using the plasma, and a cooling device is installed on the drum wound around the polymer sheet to prevent the modification of the polymer sheet and to deposit the conductive carbon layer on the polymer sheet to produce an antistatic sheet. An antistatic sheet manufacturing method can be provided.
또한, 본 발명은, 상기 플라즈마 발생원은 이온 건으로 하고, 상기 이온 건에 히터를 장착하여 공급되는 탄화수소 가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for producing an antistatic sheet, wherein the plasma generating source is an ion gun, and the hydrocarbon gas supplied by attaching a heater to the ion gun is heated.
또한, 본 발명은, 상기 진공 챔버 내 공정 진행 중 온도를 200 내지 500 ℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an antistatic sheet manufacturing method characterized in that the temperature during the process in the vacuum chamber is maintained at 200 to 500 ℃.
또한, 본 발명은, 상기 대전방지 시이트의 저항은 106 내지 1010 Ω/sq.의 범위인 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention, the resistance of the antistatic sheet is from 10 6 to 10 antistatic sheet, characterized in that in the range of 10 Ω / sq. It is possible to provide a process for producing the same.
본 발명에 따르면, 이온 건에 장착된 히터에 의해, 고온으로 가열된 가스가 공급되고 고온에서 플라즈마가 생성되어 전도성이 106 내지 1010 Ω/□의 저항을 갖는 대전방지 기능을 갖는 전도성 카본 박막을 폴리머 시이트 표면에 나노사이즈 두께로 증착함으로써, 종래 다층 박막으로 구현하던 전도성 박막에 비해 간편한 공정으로 더 우수한 물성을 갖는 대전방지 시이트를 제조할 수 있다. According to the present invention, a conductive carbon thin film having an antistatic function having a resistance of 10 6 to 10 10 Ω / □ by supplying a gas heated to a high temperature and generating a plasma at a high temperature by a heater mounted on an ion gun By depositing a nano-sized thickness on the surface of the polymer sheet, it is possible to produce an antistatic sheet having better physical properties in a simple process than the conductive thin film implemented as a conventional multilayer thin film.
본 발명은 롤투롤 방식을 사용하여 생산성이 좋으며, 이에 따라 폴리머 시이트를 드럼에 감아 드럼을 회전시키면서 공정을 진행하는 한편, 상기 드럼에 냉각장치를 설치함으로써 고온 공정에도 불구하고 폴리머 시이트의 변성을 방지할 수 있다. The present invention has a high productivity using a roll-to-roll method. Accordingly, the polymer sheet is wound around the drum to rotate the drum, and a cooling device is installed on the drum to prevent deterioration of the polymer sheet despite the high temperature process. can do.
도 1은 본 발명에서 사용하는 증착 시스템의 개요도로서, 히터가 장착된 이온 건과 냉각 장치가 설치된 드럼에 폴리머 시이트를 감아 증착 공정을 실시하는 것을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 이온 건에 대해 좀 더 상세한 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조되는 대전방지 시이트의 층상 구성을 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic diagram of a deposition system used in the present invention, which shows a process of depositing a polymer sheet around a ion gun equipped with a heater and a drum provided with a cooling device.
2 is a cross-sectional view showing a more detailed configuration of the ion gun of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the layered configuration of the antistatic sheet manufactured according to the preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 전체적인 박막 증착 시스템을 살핀다.First, the overall thin film deposition system of the present invention will be described with reference to FIG.
본 발명에서 폴리머 시이트(100)에 전도성 카본 층(200)을 증착할 이온 건(200)에 히터(300, 400)를 장착하는 것은 주요 특징 중 하나이다. 즉, 이온 건(200)의 가스 공급부에 히터(300)를 장착하여 공급되는 탄화수소 가스를 고온으로 가열하여 활성화시키며, 이온 건(200) 전면에도 히터(400)를 설치하여 플라즈마 발생영역 쪽도 가열하여 플라즈마 필드(feild)에 의한 이온의 운동을 더욱 활성화시키도록 구성한 것이다. In the present invention, the mounting of the
또한, 챔버(미 도시) 내부의 온도를 전체적으로 올리기 위한 챔버 가열용 히터(미 도시)를 별도로 더 설치할 수도 있다.In addition, a heater for heating the chamber (not shown) for raising the temperature inside the chamber as a whole may be further provided separately.
이와 같은 고온 환경은 탄화수소 가스를 분해 및 활성화시켜 플라즈마에 의한 전도성 카본 층의 형성을 돕게 되나, 모재가 되는 폴리머 시이트(100)의 경우 열에 취약하여 변성가능성이 있으므로, 이를 보완할 필요가 있다. 그에 따라 본 발명은 폴리머 시이트(100)를 감는 드럼에 냉각장치를 설치하여 고온 공정에서도 폴리머 시이트(100)가 변성되지 않도록 하였다. 냉각장치는 드럼 내부표면을 따라 냉각수를 흘리거나, 냉각 기체를 흘려주는 방식으로 구현할 수 있다. This high temperature environment decomposes and activates the hydrocarbon gas to help the formation of a conductive carbon layer by plasma, but the
상기와 같이 이온 건(200)을 이용한 박막 증착에서 모재를 드럼에 감아 회전공급하는 롤투롤(Roll to Roll) 방식을 이용함으로써 생산성을 매우 높일 수 있다.In the thin film deposition using the
도 2는 본 발명의 증착 공정에 사용되는 이온 건(200)의 구조를 상세히 나타내었다. 애노드(210)와 캐소드(220) 및 마그넷(magnet)을 설치한 자기강화 이온 건(200)은 고밀도 고에너지 플라즈마 발생을 가능하게 하며, 이로 인하여 공급되는 탄화수소로부터 수소 분율을 억제하고, sp2, sp3 결합이 포함되어 전도성을 갖는 카본 층을 형성할 수 있게 한다. 이러한 전도성 카본 층(110)은 이른바, 전도성 DLC로 불리 울 수도 있으나, 고유한 DLC와는 달리 흑연 상 카본이 포함되어 대전방지에 충분한 전도성(정전기 소산성으로 칭하기도 한다)을 구비하게 된다. 2 shows in detail the structure of the
이하, 도 3과 같은 구성의 대전방지 시이트의 제조공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the antistatic sheet of the structure like FIG. 3 is demonstrated in detail.
1) 본 실시예에 사용한 PI, PET 등의 필름은 본래 정전기를 띄고 있는 폴리머 시이트(100)이며, 전도성 카본 층(110) 증착 공정 전에 IPA(이소프로필알코올)를 사용해 폴리머 시이트(100)에 흡착된 먼지제거를 위해 세척하는 것이 바람직하나 이 공정은 생략할 수 있다. 1) Films such as PI and PET used in this embodiment are inherently
2) 세척한 폴리머 시이트(100)는 냉각장치가 설치된 드럼에 감아 반응 챔버 내에 장입하여 지그에 고정한 후 반응 챔버를 10-1 내지 10-6 torr로 진공화하였다. 2) The washed
3) 폴리머 시이트(100) 표면에 존재할 수 있는 산화막 등의 오염 물질을 제거하고 폴리머 시이트(100) 표면을 활성화시켜 원하는 박막의 증착을 용이하게 하기 위해 아르곤이온(Ar+), 산소이온, 질소이온 중 하나 이상의 이온을 사용하여 표면 오염물을 제거하는 클리닝 공정을 수행하였다. 3) Argon ions (Ar + ), oxygen ions, nitrogen ions to remove contaminants such as oxide films that may exist on the surface of the
상기 클리닝 공정 조건은 폴리머 시이트(100)의 장입량과 오염 정도에 따라 변화될 수 있으나 보통 300 내지 2500 V의 전압을 이온 건의 전원공급부를 통해 인가하여 1 분 미만의 단시간 동안 행한다. The cleaning process conditions may vary depending on the amount of the
4) 다음, 전도성 카본 층(110)을 폴리머 시이트(100) 위에 증착하기 위해, 이온 건(200)에 CH4, C2H2, C6H6, C4H10 와 같은 탄화수소 가스를 공급하고 300 내지 2500 V의 전원을 상기 이온 건에 인가하여 카본 플라즈마를 발생시킨다. 이때 플라즈마를 고밀도화하기 위하여 아르곤 등의 비활성 가스를 함께 주입할 수 있으며, 공정 압력은 10-1 내지 10-5 Torr로 유지되게 한다. 또한, 폴리머 시이트(100)에 증착되는 이온들의 에너지를 제어하고 축적되는 전하를 방전시키기 위해 상기 폴리머 시이트(100)가 감긴 드럼에 50 내지 350 KHz 주파수의 -50 내지 -200 V의 전압을 인가한다. 인가되는 전압은 직류전압(DC)일 수도 있고 전압인가로 인해 증착 공정의 효율이 향상되나 반드시 필요한 것은 아니고 장비 및 공정 단순화를 위해 생략할 수 있다. 4) Next, in order to deposit the
또한, 상기 드럼에는 냉각장치를 설치하여 냉각수 또는 냉매가스를 흘려, 챔버 내 온도 또는 이온 건(200) 주변의 고온(200 내지 500℃)에도 불구하고, 폴리머 시이트(100)의 온도는 150℃ 이하의 온도를 유지시켜 변성을 방지하였다. In addition, the drum is provided with a cooling device to flow cooling water or refrigerant gas, and despite the high temperature (200 to 500 ° C) around the chamber or the
이와 같은 온도 분포의 이중구조로 인하여 원하는 전도성 카본 층(110) 형성에 필요충분한 에너지 공급과 더불어 모재의 취약한 내열성이 문제되지 않아 전도성 카본 층의 활용범위를 넓힐 수 있다.
Due to the dual structure of the temperature distribution, the sufficient heat supply of the base metal and the insufficient heat supply of the base material, which is necessary for the formation of the desired
상기 전도성 카본 층(110)의 두께는 1 내지 100 nm 두께, 바람직하게는 1 내지 50nm 두께로 증착하는 것이 물질의 특성 발휘 및 생산성 측면에서 적절하다. The
상기와 같은 공정을 통해 제작된 대전방지 기능을 갖는 포장재의 저항은 1010 Ω/sq.이하로 정전기 소산성을 갖는다. The resistance of the packaging material having an antistatic function produced through the above process has electrostatic dissipation property of 10 10 Ω / sq or less.
특히, 본 발명자들은 본래 100 ℃ 정도 온도를 갖는 이온 건(200)에 히터(300, 400) 및 챔버 히터의 동작으로 이온 건 주변의 공정 온도를 200℃ 내지 500℃ 범위에서 50℃ 간격으로 상승시켜가며 실험한 결과, 온도 상승에 따라 점차 정전기 소산성이 향상되는 점을 발견하였다. 이는 가열로 인한 가스의 전리도 증가 및 증착 시 원자 배열 변화로 인한 수소 분율 저하 및 흑연 상 카본의 증가가 원인으로 추측되며, 온도 범위를 더 넓힐 경우, 그에 따라 대전방지 시이트의 저항은 106 내지 1010 Ω/sq.의 범위를 가질 수 있음을 알 수 있다.
In particular, the present inventors increase the process temperature around the ion gun at 50 ° C intervals in the range of 200 ° C to 500 ° C by the operation of the
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.
100: 폴리머 시이트
110: 전도성 카본 층
200: 이온 건
210: 애노드
220: 캐소드
300, 400: 히터
500: 드럼100: polymer sheet
110: conductive carbon layer
200: ion gun
210: anode
220: cathode
300, 400: heater
500: drum
Claims (10)
상기 진공 챔버에 설치되는 이온 건;및
상기 이온 건에 의한 플라즈마에 의해 전도성 카본 층을 증착하고자 하는 폴리머 시이트를 감아 롤투롤 방식으로 공급하는 드럼;을 포함하고,
상기 이온 건은 가열용 히터가 장착되는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 시스템.A vacuum chamber;
An ion gun installed in the vacuum chamber; and
And a drum for winding a polymer sheet to which the conductive carbon layer is to be deposited by plasma by the ion gun and supplying the roll-to-roll method.
The ion gun is an antistatic sheet manufacturing system, characterized in that the heating heater is mounted.
상기 폴리머 시이트에 전도성 카본 층을 증착하기 위하여 가열된 탄화수소를 공급하고,
플라즈마 발생원에 의해 진공 챔버 안에 플라즈마를 발생시키고,
상기 플라즈마를 이용하여 폴리머 시이트에 전도성 카본 층을 증착하되, 폴리머 시이트를 감은 드럼에 냉각장치를 설치하여 폴리머 시이트의 변성을 방지하며 폴리머 시이트에 전도성 카본 층을 증착하여 대전방지 시이트를 제조하는 것을 특징으로 하는 대전방지 시이트 제조 방법.In a vacuum chamber, the polymer sheet is wound on a drum and supplied in a roll-to-roll manner,
Supplying heated hydrocarbon to deposit a conductive carbon layer on the polymer sheet,
Plasma is generated in the vacuum chamber by the plasma generating source,
The conductive carbon layer is deposited on the polymer sheet using the plasma, but a cooling device is installed on the drum wound around the polymer sheet to prevent the polymer sheet from being denatured and the conductive carbon layer is deposited on the polymer sheet to produce an antistatic sheet. An antistatic sheet manufacturing method.
8. The method of claim 7, wherein the resistance of the antistatic sheet is from 10 6 to 10 10 Ω / sq. The antistatic sheet manufacturing method characterized by the above-mentioned.
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